Reti e loro topologie

Prof. Luigi Ilardi

UNITA’ DIDATTICA:

Che cosa è una rete?

Una rete informatica è un insieme di PCPC e di altri dispositividispositivi che sono collegati tra loro tramite cavi o antenne ed in grado di comunicare.

Elementi fondamentali una rete

Elementi fondamentali una rete

Nodo: – un nodo è un qualsiasi dispositivo hardware del

sistema in grado di comunicare con gli altri dispositivi che fanno parte della rete

Arco:– i nodi sono collegati mediante archi– formano i canali di comunicazione, ad esempio cavi

telefonici, fibre ottiche, collegamenti satellitari, …

nodoarco

Classificazione delle reti

E‘ possibile classificare le diverse reti in base a due fattori:

– la tecnologia di comunicazione adottata;– l'estensione della rete.

Le tecnologie applicate ai mezzi di comunicazione possono vedere l'impiego di canali di comunicazione condivisi da tutti gli elaboratori collegati in rete (canali broadcast).– In questo caso, ogni elaboratore è identificato in

maniera univoca da quello che è chiamato indirizzo di rete.

Classificazione delle reti

In base all’estensione della rete è possibile identificare:reti locali reti locali o o LAN(Local Area NetworLAN(Local Area Network):k): questo tipo di rete è caratterizzato da dimensioni limitate (solitamente interne a un edificio o ad edifici adiacenti).Un esempio potrebbe essere una rete di un ufficio o di un istituto universitario;reti metropolitane reti metropolitane o o MAN (Metropolitan Area NetworMAN (Metropolitan Area Network):k): reti di dimensioni tali da coprire l'estensione di un'area urbana. Per esempio la RCM (la rete civica milanese), oppure Iperbole (la rete civica di Bologna);reti geografiche reti geografiche o o WAN (Wide Area NerworWAN (Wide Area Nerwork):k): reti di vaste dimensioni utilizzate per consentire il collegamento di dispositivi distanti tra di essi. Un esempio potrebbe essere la rete degli Stati Uniti che collega le due coste;

Topologie di reti

Topologia delle reti

La topologia di una rete è la disposizione e il conseguente funzionamento dei suoi diversi dispositivi nello spazio.

Si distingue in:

- La topologia fisica descrive la dislocazione spaziale

- La topologia logica descrive come avviene il flusso di dati attraverso una determinata dislocazione spaziale

Topologia fisica

Topologie di rete

Bus: i computer sono connessi a un canale comuneStella (star): i computer sono connessi a segmenti di

cavo che partono da una locazione centraleAnello (ring): i computer sono connessi a un cavo

che forma un cerchio attorno a una locazione centrale

Albero: i computer sono connessi tramite ramificazioni che partono da un tronco centrale.

Magliatura (parziale o completa): i computer della rete sono (tutti) connessi l’uno all’altro

Ibride: unione di più topologie diverse.

Scelta della topologia

Il principale problema nello scegliere una topologia di rete piuttosto che un'altra è quello di quantificare i collegamenti necessari per connettere in modo efficiente i nodi presenti.

Topologia a BUS

Topologia a BUS

Singolo cavo (dorsale )che connette in modo lineare tutti i computer.

Terminazione

BusBusTerminazione

Topologia a BUS

I dati sono inviati a tutti i computer e vengono accettati solo dal computer il cui indirizzo è contenuto nel segnale di origine.Un solo computer alla volta può inviare i dati,quindi maggiore è il numero dei computer connessi,più saranno lunghi i tempi di trasmissione.Le estremità del cavo hanno un terminatore che assorbe i dati liberi rendendo disponibile il cavo.Se un computer si disconnette o se manca un terminatore,i dati rimbalzano e l ’attività su tutta la rete è interrotta.

Topologia a BUS

I vantaggi di tale configurazione sono costituiti dal fatto che il mezzo trasmissivo è completamente passivo e l' aggiunta di nuove stazioni in rete è semplificata, no n dovendo procedere ad una riconfigurazione dell' intero sistema.Un grosso limite di questa topologia è rappresentato dal fatto che un' interruzione del cavo interrompe il servizio per tutte le stazioni connesse al bus.Il numero di computer della rete influisce la performance della rete. Più computer sono connessi più la rete è lenta e maggiore è il rumore.Un altro grande problema e’ dato dal fatto che il cavo,essendo di lunghezza fissa, non consente un inserimento illimitato di nodi.

Topologia a stella

Host

Topologia a stella

Ogni nodo è connesso ad un sistema centrale con un cavo individuale. Il sistema centrale può essere un nodo con particolari funzioni (server) o un concentratore. Il sistema centrale che ha la funzione di controllare che la trasmissione tra due dispositivi avvenga correttamente.Le richieste di comunicazione di un dispositivo con un altro passano sempre attraverso il sistema centrale, che stabilisce un circuito, cioè una connessione dedicata tra i due dispositivi. Fin quando la connessione è attiva, le due stazioni lavorano come se fossero collegate punto a punto.

Topologia a stella

Vantaggi:Prestazioni elevate, grazie alle connessioni punto-a-punto dedicateFacilita’ di controllo centralizzato del serverSemplicita’ del protocollo di comunicazione

Svantaggi:Possibilita’ di sovraccarico in caso di traffico elevato, con possibile blocco delle comunicazioni, Lunghezza dei cavi richiestiDipendenza dall’affidabilita’ del server, dato che un suo guasto blocca l’intera rete.

Topologia ad anello

Topologia ad anello

I nodi sono organizzati secondo una configurazione ad anello e non sono tutti direttamente collegati

Topologia ad anello

I nodi sembrano collegati da un cavo che si chiude su se stesso; in realtà l'anello consiste in un insieme di collegamenti punto a punto che prendono la forma di un cerchio.Ogni nodo riceve un messaggio dal nodo precedente e se non è indirizzato a lui lo invia al nodo successivo.La ripetizione del segnale lo amplifica, quindi non ci sono i problemi di indebolimento con l'aggiunta di nuovi nodi. Le reti con topologia ad anello sono utilizzate anche per aree geografiche dove quelle a stella non sono convenienti e come sicurezza per le dorsali.

Topologia ad anello

Svantaggi:Limitata flessibilita’: l’aggiunta di una nuova stazione comporta l’apertura dell’anello e il collegamento del nuovo nodo tra due gia’ collegati tra loro e richiede quindi la sospensione dell’attivita’ di rete per il tempo necessario dell’inserimento.Affidabilita’ della rete: dipende dall’affidabilita’ di tutti i nodi collegati, se uno diessi ha un malfunzionamento,l’anello si interrompe e i messaggi possono essere scambiati solo sui tratti rimasti collegati e comunque sempre in una sola direzione.Per ovviare a questo problema, si realizzano reti a doppio anello, con due collegamenti, uno per direzione, tra ogni coppia di nodi, in modo che la rete mantenga la sua funzionalita’ anche in caso di guasto di un nodo.

Topologia ad albero

Topologia ad albero

In una topologia ad albero (tree topology), computer via via più piccoli sono collegati a strati ad un host computer. Generalmente tale gerarchia comprende tre o quattro livelli:– un mainframe ha la funzione di host– minicomputer o microcomputer elaborano i dati a livelli

inferiori. I vari nodi della rete possono comunicare unicamente con i nodi presenti al livello direttamente superiore o inferiore.Occasionalmente una topologia ad albero presenta links orizzontali tra nodi allo stesso livello per estendere le comunicazioni e condividere le risorse.

Topologia ad albero

La topologia ad albero è un'estensione di quella a stella, in quanto sono entrambe gestite da un nodo centrale– anche se in questo caso il nodo host è molto

meno coinvolto nella gestione delle comunicazioni non essendo il centro della rete.

La topologia ad albero consente di ridurre l'impatto che potrebbe avere un fermo del nodo centrale, in quanto i nodi al terzo e quarto livello non sono direttamente connessi ad esso.

Topologia ad albero

La topologia ad albero presenta un'elevata vulnerabilità ai guasti poiché esiste un unico cammino tra due nodi– questo aspetto, tuttavia, consente di

semplificare notevolmente le procedure di instradamento.

Se si presenta un problema in un nodo della struttura, allora i suoi figli non hanno più possibilità di dialogo con il resto della rete. In generale un guasto in un nodo qualsiasi (tranne le foglie) causa una spaccatura dell’architettura in vari sottoalberi disgiunti.

Topologia a maglia

Topologia a maglie completa

La topologia a maglie prevede di interconnettere i sistemi con canali trasmissivi bidirezionali.Se ogni sistema e’ connesso con tutti gli altri si parla di maglia completa

Topologia a maglie incompleta

La topologia a maglie prevede di interconnettere i sistemi con canali trasmissivi bidirezionali.Se un o piu’ sistema non e’ connesso con tutti gli altri si parla di maglia incompleta

Topologia a maglie

Una topologia di questo tipo assicura buone prestazioni in quanto il traffico viene ripartito sui vari percorsi. Inoltre, essa conferisce una elevata affidabilità all’intera struttura, proprio grazie alla presenza di percorsi multipli.Allo stesso tempo, però, i costi dei collegamenti possono anche essere elevati ed inoltre la gestione della struttura è chiaramente più complessa rispetto agli altri casi esaminati.